Назовите что такое рассвет с точки зрения физики
Почему закат и рассвет красный? С точки зрения физики.
Темные участки в спектре возникают из-за поглощения солнечного света газом, находящимся на уровне солнечной поверхности или выше ее. Поскольку различные газы поглощают свет разных цветов, можно определить газовый состав Солнца. Таким образом, например, был впервые открыт гелий (1870 г. ) в солнечном спектре и только потом найден на Земле. К сегодняшнему дню отождествлено большинство спектральных линий поглощения на Солнце, но не все. Таким образом, в сумме цвет солнечных лучей образуемый из компонентов практически всех длин волн видимого диапазона имеет выраженную желтизну. Именно желтого цвета будет наше солнце, если смотреть на него из космоса.
Освещенность предметов складывается из
— прямых солнечных лучей;
— солнечного света, рассеянного в атмосфере;
— солнечного света, отраженного от других предметов;
В космосе, где рассеивания в атмосфере нет вообще, а отраженного от предметов света крайне мало, тени имеют насыщенный черный цвет, также как и небо.
Рассеивание в атмосфере происходит в результате отражения солнечного света на мельчайших частицах пыли, вулканического шлака, смога и т. д. Оказывается, что рассеяние в атмосфере обратно пропорционально 4-ой степени длины волны. То есть, синяя часть спектра рассеивается заметно сильнее остальной. В результате небо мы видим голубым, а на закате или рассвете, когда солнце мы наблюдаем сквозь более толстые нижние слои атмосферы его лучи становятся для нас красными.
Таже, в тени, где прямой свет отсутствует, основным является рассеянный сине-голубой, и тени на снегу в солнечный день кажутся синими.
Загадки заходящего солнца (Учи физику)
1-08-2012, 12:33 | Инфо-справка / Наука | разместил: VP | комментариев: (0) | просмотров: (6 925)
Закат Солнца — это не только впечатляющее, но и интересное явление, в чем я постараюсь вас убедить. Представьте себе, что на исходе погожего солнечного дня мы наблюдаем закат ближайшей к нам звезды. Прекрасный вид портит какая-то дымка. Небо над нашими головами довольно чистое, но горизонт кажется мутным, его заслоняют атмосферные загрязнения. И тут у нас возникает…
I вопрос. Почему, даже если небо без единой тучки, у самого горизонта оно всегда кажется более серым, чем над нашими головами?
Однако горизонт — не главное. Пусть он не портит нам настроения. Посмотрите на Солнце. Вот именно — посмотрите. В течение дня вы не можете присмотреться к нему как следует, так как оно очень яркое, ослепительное и вам трудно смотреть прямо на солнечный круг. И вот…
II вопрос. Почему Солнце на закате светит гораздо менее ярко, чем днем, и на него можно смотреть, не прищуриваясь?
Как же выглядит заходящее Солнце? Прежде всего в глаза бросается его красный цвет, наводящий на мысль, что Солнце гаснет. Итак…
III вопрос. Почему на закате Солнце краснеет? Может, оно и в самом деле гаснет вместе с уходящим днем? А как выглядит восходящее Солнце? А восходящая и заходящая Луна? Что вызывает изменения их цвета?
Изменяется ли он так же сильно на восходе, как и на закате, а если нет. то почему?
Однако на закате не только Солнце становится красным. Краснеет и небо над западной частью горизонта. Обратите внимание на краски неба. На западе светло, там царят пурпур и голубизна: на горизонте небо красное, а немного выше светло-голубое. Над вашими головами оно также голубое, но уже потемнее. А на востоке — совсем темное. Из этого следует…
IV вопрос. Почему в течение дня все небо однотонное, нежно-голубое, а на закате приобретает разные цвета и яркость?
Солнце однако не ждет, пока мы найдем ответы на вопросы. Прячется за горизонт, спускаются сумерки, становится все темнее и наконец наступает ночь.
Ее вестники — звезды, появившиеся на небе. Откуда они взялись?
V вопрос. Куда прячутся звезды днем? А если они все это время были на небе, почему мы их не видим?
Солнце скрылось. Давайте, посмотрим на звезды. Не правда ли, как будто их кто-то повесил на гигантском небосводе…
VI вопрос. Почему нам кажется, что все звезды находятся примерно на одинаковом расстоянии от нас? (А может быть, так и есть на самом деле?)
Присмотритесь внимательно к одной звезде. Да, она явно подмигивает нам. Кстати, не она одна. Так же приветливо ведут себя и все остальные звезды.
Последний на сегодня…
VII вопрос. Почему звезды мерцают? Почему ни Луна, ни Солнце не подмигивают нам?
А какие еще вопросы возникают у вас, когда вы глядите в небо?
Если бы вы находились на Луне, только шестой вопрос имел бы смысл, так как все остальные касаются явлений, связанных с земной атмосферой, иначе говоря, с тонкой воздушной оболочкой, окружающей Землю; ее толщина относится к радиусу земного шара так, как толщина яблочной кожуры к его размерам.
Ответ на I вопрос.
При безоблачной и безветренной погоде мелкая пыль и всевозможные загрязнения атмосферы распределяются равномерно (конечно, если неподалеку от нас не дымит какая-нибудь заводская труба). Глядя непосредственно вверх, мы смотрим сквозь довольно тонкий слой атмосферы и поэтому в минимальной степени замечаем ее загрязнение (рис. 1). Однако, если посмотреть на горизонт, то наш взгляд охватит значительно более плотный слой воздуха и присутствие загрязнения будет куда ощутимее. Это явление можно пояснить примером. Представьте себе, что вы смотрите на поле с дороги, по обочинам которой растут деревья. Если смотреть под прямым углом к дороге, деревья закрывают лишь небольшую часть поля зрения (рис. 2). А если смотреть почти по касательной к дороге, то деревья заслонят от нас всю картину, и мы не увидим ничего.
Ответ на II вопрос.
Чтобы попасть на поверхность Земли, солнечные лучи должны сначала пройти сквозь ее атмосферу. Она поглощает и рассеивает лучи, что приводит к ослаблению солнечного света. Когда Солнце находится над нашими головами, лучи проходят сквозь тонкий слой атмосферы, и поэтому их ослабление почти незаметно (разве что небо покрыто тучами); лучи заходящего Солнца пробиваются сквозь значительно более плотный слой воздуха (рис. 1) и поэтому подвергаются сильному ослаблению. Обычно лучи Солнца на закате настолько слабы, что можно смотреть простым глазом прямо на солнечный круг.
Ответ на III вопрос.
Свет в атмосфере (независимо от светопоглоще-ния) подвергается дисперсии — рассеиванию — главным образом, из-за мелких частиц различных загрязнений (эффект Тиндаля), из-за атомов и молекул газов, находящихся в атмосфере, или из-за случайных и неустойчивых сгустков атмосферного воздуха (рассеивание Рэлея). Основной закон: чем короче длина световой волны, тем сильнее рассеивание. В видимом свете наименьшей длиной обладают волны фиолетовых лучей (около 0,4 мкм), а наибольшей — красных (около 0,75 мкм). Таким образом, сильнее всего атмосфера рассеивает фиолетовый элемент солнечного света, слабее всего — красный. Пробив плотный слой атмосферы (рис. 1), солнечные лучи теряют главным образом фиолетовую часть спектра, в меньшей степени голубую, в еще меньшей зеленую, желтую и оранжевую. Слабее всех дисперсии подвергаются волны красных лучей. Вот почему на закате Солнце приобретает более красный цвет: его лучи преодолевают все большее расстояние, пока не достигнут наших глаз. Обратите внимание на то. как меняется цвет Солнца, когда оно находится в западной части неба и все сильнее склоняется к горизонту.
Ответ на IV вопрос.
Голубизна неба днем — результат максимального рассеивания фиолетовых лучей солнечного света (ответ III). Свет, подвергшийся рассеиванию, расходится во все стороны, и поэтому днем все небо кажется равномерно светлым. Дело в том, что лучи, проходящие в разных точках через атмосферу, преодолевают примерно одинаковый путь. Другое дело закат. Теперь солнечные лучи, чтобы достичь восточной (с нашей точки зрения) части атмосферы (рис. 3), должны преодолеть долгий путь, в результате чего они подвергаются большому ослаблению. Поэтому небо на востоке темнее, чем на западе. Днем эти различия слишком малы и практически незаметны.
Ответ на V вопрос.
Днем звезды остаются на небе. Более того — они светят так же ярко, как и ночью. Однако их свет намного слабее не только солнечных лучей, но и света, который рассеивается в атмосфере. Поэтому звезды как будто исчезают при дневном свете. (Некоторые считают, что самые яркие звезды можно увидеть и днем, надо только точно знать их положение. Мне это не удалось. Попробуйте, может, у вас получится).
Ответ на VI вопрос.
Если бы у человека был только один глаз, то даже на Земле он не смог бы уловить, что предметы находятся от него на разном расстоянии. Это достигается только потому, что мы смотрим на мир двумя глазами. Но и здесь человеческие возможности ограничены до нескольких сотен метров по очень простой причине: правый и левый глаз расположены слишком близко друг от друга, и поэтому при больших расстояниях все предметы кажутся одинаково удаленными от нас. В этом можно убедиться в горах или на море. Так же мы воспринимаем и небесные тела — Солнце, Луну, планеты и звезды, хотя на самом деле они находятся от нас на разных расстояниях.
Ответ на VII вопрос.
С Земли звезды кажутся очень маленькими источниками света. Их лучи тоже проходят через атмосферу. На пути им встречаются случайные и неустойчивые сгустки воздуха (так называемые флуктуации плотности), которые нарушают их яркость и цвет. Вот почему далекие и поэтому кажущиеся нам маленькими звезды мерцают и переливаются разными цветами. Что касается тел, которые кажутся нам большими, например. Солнце, Луна, то мерцание отдельных частей их дисков накладывается и взаимно выравнивается. Такие тела не мерцают (во всяком случае их мерцание нельзя увидеть невооруженным глазом).
ЗБИГНЕВ ПЛОХОЦКИЙ
Журнал “Горизонты техники для детей” №3-84г.
Что такое рассвет с точки зрения физики
Почему закат Солнца красного цвета – описание для детей с фото: физика света и спектры, движение по длине волны, прохождение сквозь газы атмосферы Земли.
Расскажем о том, Почему закат красный на доступном для детей языке. Данная информация будет полезна детям и их родителям.
Родители или учителя в школе должны объяснить детям, что свет, который мы воспринимаем – белый. Но если наблюдать за ним сквозь призму, то видно, как он разделяется на множество цветов. Это тот же спектр, который мы наблюдаем в радуге. Глаза улавливают все оттенки, кроме индиго: красный, оранжевый, желтый, синий и фиолетовый. Дети должны это запомнить, чтобы разобраться с вопросом о закате.
Для самых маленьких необходимо объяснить, что у цвета есть длина волны. Более длинные расположены в красных, зеленых, желтых и оранжевых, а короткие – в синих. Самый длинный – красный.
Когда свет начинает путь от Солнца, то проходит по прямой линии и несет в себе весь цветовой спектр. Конечно, каждый цвет расположен на своей волне. Некоторые из них медленные, а другие быстрые. Когда свет достигает земной атмосферы, он наталкивается на водные молекулы, пыль и лед. Волны видимого света малы (меньше одной миллионной доли метра), поэтому будут взаимодействовать даже с крошечными частичками в воздухе. Они отскакивают от них или просачиваются – процесс рассеивания. Все зависит от того, больше ли частичка длины волны или нет.
Маленькие частицы рассеивают синий цвет сильнее, чем красный. Но так как земная атмосфера в основном наполнена кислородом и азотом, синий свет рассеивается больше. Поэтому дети смотрят на синее небо. Красный появляется меньше, потому что взаимодействует с молекулами газа. Поэтому, когда вы выходите на улицу ближе к закату или восходу, то вы видите тот свет, который так долго добирался к нашей атмосфере. Синий полностью отходит, оставляя место красному и желтому.
Именно поэтому закат окрашен в такие яркие цвета. Хорошо, если есть облака, так как они еще сильнее отражают эту картинку. Затем возвращается синий цвет и процесс повторяется. Конечно, цветов намного больше, но человеческий глаз их не различает. Для этого существует специальное оборудование, которое ученые используют в научных целях. Теперь вы знаете, почему закат красный и почему небо на закате красное.
Солнечный свет проходит глубокие слои воздуха, прежде чем достигнуть земли. Цветовой спектр света чрезвычайно широк, однако в нем можно выделить семь основных цветов, от красного до фиолетового, которые являются главными цветами спектра. Цвет, видимый глазом, объясняется длиной световой волны. Соответственно, красный цвет дает самую длинную световую волну, а фиолетовый – самую короткую.
Во время заката человек может наблюдать диск солнца, быстро приближающийся к линии горизонта. При этом солнечный свет проходит через все большую толщу атмосферного воздуха. Чем больше длина световой волны, тем меньше она подвержена поглощению атмосферным слоем и присутствующими в нем аэрозольными взвесями. Что пояснить этот феномен, нужно рассмотреть физические свойства синего и красного цветов, привычных оттенков неба.
Когда солнце находится в зените, наблюдатель может сказать, что небо голубое. Это связано с различиями в оптических свойствах синего и красного цветов, а именно способностей к рассеиванию и поглощению. Синий цвет поглощается сильнее красного, однако его способность к рассеиванию гораздо выше (в четыре раза) аналогичной способности красного цвета. Отношение длины волны к интенсивности света – доказанная физическая закономерность, имеющая название «рэлеевский закон синего неба».
Когда солнце находится высоко, слой атмосферы и взвесей, отделяющий небо от глаз наблюдателя, относительно небольшой, короткая волна синего цвета не поглощается полностью, а высокая способность к рассеиванию «заглушает» остальные цвета. Поэтому днем небо кажется голубым.
Когда наступает время заката, солнце начинает стремительно опускаться к линии истинного горизонта, и слой атмосферы резко увеличивается. По прошествии определенного времени слой становится настолько плотным, что синий цвет практически полностью поглощается, а красный цвет благодаря высокой устойчивости к поглощению выходит на первый план.
Таким образом, на закате небо и само светило видится человеческому глазу в различных оттенках красного, от оранжевого до ярко-алого. Следует отметить, что на восходе солнца наблюдается то же самое и по тем же причинам.
Совет 2 : Почему закат красный, а небо — голубое
Солнце излучает чистый белый свет. Вроде бы и небо должно быть белым, но оно видится ярко-голубым. Почему так происходит?
Ученые несколько столетий не могли объяснить голубой цвет неба. Из школьного курса физики все знают, что белый свет с помощью призмы можно разложить на составляющие его цвета. Для их запоминания существует даже простая фраза: «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан». Начальные буквы слов этой фразы позволяют запомнить порядок цветов в спектре: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.
Ученые предположили, что голубой цвет неба вызван тем, что голубая составляющая солнечного спектра лучше всего достигает поверхности Земли, тогда как другие цвета поглощаются озоном или рассеянной в атмосфере пылью. Объяснения были достаточно интересные, но они не подтвердились опытами и расчетами.
Попытки объяснить голубой цвет неба не прекращались, и в 1899 году лорд Рэлей выдвинул теорию, наконец-то давшую ответ на этот вопрос. Выяснилось, что голубой цвет неба вызван свойствами молекул воздуха. Какое-то количество идущих от Солнца лучей без помех достигает поверхности Земли, но основная их часть поглощается молекулами воздуха. Поглощая фотоны, молекулы воздуха заряжаются (возбуждаются) и уже сами испускают фотоны. Но эти фотоны имеют другую длину волны, при этом среди них преобладают фотоны, дающие голубой цвет. Именно поэтому небо выглядит голубым: чем более солнечный стоит день и чем меньше облачности, тем более насыщенным становится этот голубой цвет неба.
Но если небо голубое, то почему во время заката оно окрашивается в багровые тона? Причина этого очень проста. Красная составная часть солнечного спектра гораздо хуже поглощается молекулами воздуха, чем остальные цвета. Днем солнечные лучи входят в атмосферу Земли под углом, напрямую зависящим от широты, на которой находится наблюдатель. На экваторе этот угол будет близок к прямому, ближе к полюсам он будет уменьшаться. По мере движения Солнца, слой воздуха, который надо пройти световым лучам, до того как достигнуть глаза наблюдателя, увеличивается – ведь Солнце уже не над головой, а клонится к горизонту. Толстый слой воздуха поглощает основную часть лучей солнечного спектра, но красные лучи достигают наблюдателя почти без потерь. Именно поэтому закат выглядит красным.
Совет 3 : Почему облака становятся зелеными
26 апреля 2012 года в небе над Москвой появились странные зеленоватые облака. Необъяснимое явление встревожило жителей столицы и взбудоражило российский интернет. Было высказано предположение, что на одном из предприятий произошла авария, которая сопровождалась выбросом в атмосферу вредных для здоровья химических веществ. К счастью, информация не подтвердилась.
Почему закат и рассвет красный? С точки зрения физики.
Освещенность предметов складывается из
— прямых солнечных лучей;
— солнечного света, рассеянного в атмосфере;
— солнечного света, отраженного от других предметов;
В космосе, где рассеивания в атмосфере нет вообще, а отраженного от предметов света крайне мало, тени имеют насыщенный черный цвет, также как и небо.
Рассеивание в атмосфере происходит в результате отражения солнечного света на мельчайших частицах пыли, вулканического шлака, смога и т. д. Оказывается, что рассеяние в атмосфере обратно пропорционально 4-ой степени длины волны. То есть, синяя часть спектра рассеивается заметно сильнее остальной. В результате небо мы видим голубым, а на закате или рассвете, когда солнце мы наблюдаем сквозь более толстые нижние слои атмосферы его лучи становятся для нас красными.
Физика города: почему закаты красные и как предсказывать по ним погоду
Поделиться в социальных сетях:
Иллюстрация: Ольга Денисова
Мы наблюдаем закат каждый вечер, и каждый вечер он нас впечатляет, настраивает на медитативный лад и заставляет тянуться за смартфоном с камерой. Наши друзья из Детского центра научных открытий «ИнноПарк» помогли разобраться, почему солнце и небо меняют цвет и как определить погоду на завтра без помощи метеорологов.
Если вы смотрите на заходящее солнце, сидя рядом с кем-то, ваш сосед увидит не совсем то же самое, что вы. Окраска луча зависит от того, как глаз воспринимает длину волны. А каждый человек в этом смысле чуточку уникален.
Солнце светит всеми лучами спектра одновременно. Короткие волны отвечают за фиолетовый цвет, а длинные – за красный. Однако эти волны попадают нам на сетчатку не напрямую, сначала они проходят сквозь атмосферу – газовый защитный слой Земли. Поскольку наша планета крутится вокруг Солнца, светило в течение дня находится в разном положении относительно ее поверхности, и толщина атмосферы, которая нас разделяет, также разная.
В полдень солнечные лучи проходят по короткому пути, падают отвесно и не успевают рассеяться. Именно поэтому с 12.00 до 15.00 нам приходится щуриться и носить темные очки. Вечером Солнце расположено перпендикулярно к позиции наблюдателя, преграда (атмосфера) в этот момент толще. Продраться через нее могут только длинные волны – красные. Вот почему этот цвет и его оттенки преобладают на небе во время заката.
Виды Москвы: летний закат с высоты птичьего полета
По цвету заката действительно можно определить погоду на ближайшие часы. Чем сильнее атмосфера заполонена облаками, тем сильнее она рассеивает лучи света. Лишь самые длинные, то есть самые красные, волны доберутся до нас. А значит алый закат – предвестник дождя. Тем же принципом прогнозирования можно руководствоваться на рассвете. Нужно только помнить, что утром атмосфера чище, чем в сумерках, так как не успела загрязниться, поэтому на восходе Солнце кажется ярче.
Екатерина Ефремова, Детский центр научных открытий «ИнноПарк»
Каждый день, просыпаясь утром, мы погружаемся в город, полный фактур, звуков и красок. Пока мы идем на работу и гуляем в парке, нам в голову приходит миллион вопросов о том, как же все вокруг нас устроено в этом огромном мегаполисе. Почему под нами дрожит земля, когда под нами проезжает поезд метро? И может ли в Москве произойти землетрясение? Какими видят нас люди из космоса?
Мы предложили коллегам из Детского центра научных открытий «ИнноПарк» дать ответы на наши вопросы и разъяснить, сколько велосипедистов нужно для освещения столицы, какие оптические иллюзии можно увидеть в городе и как начать экономить энергию, не выходя из дома. Так появился проект «Физика города». Новые вопросы и новые ответы ищите на нашем сайте по понедельникам и четвергам.
Интересные факты о закате и восходе Солнца
Если бы наша планета не вращалась вокруг Солнца и была абсолютно плоской, небесное светило всегда находилось бы в зените и никуда не двигалось – не было бы ни заката, ни рассвета, ни жизни. К счастью, мы имеем возможность наблюдать за восходом и заходом Солнца – а потому жизнь на планете Земля продолжается.
Особенности возникновения рассвета и заката
Земля неутомимо движется вокруг Солнца и своей оси, и раз в сутки (за исключением полярных широт) солнечный диск появляется и исчезает за горизонтом, обозначая начало и конец светового дня. Поэтому в астрономии восходом и закатом Солнца называют время, когда над горизонтом показывается или исчезает верхняя точка солнечного диска.
В свою очередь, период перед восходом или заходом Солнца называется сумерками: солнечный диск находится недалеко от горизонта, а потому часть лучей, попадая в верхние слоя атмосферы, отражаются от неё на земную поверхность. Продолжительность сумерек перед восходом Солнца или его заходом прямо зависит от широты: на полюсах они длятся от 2 до 3 недель, в приполярных зонах – несколько часов, в умеренных широтах – около двух часов. А вот на экваторе время перед восходом Солнца составляет от 20 до 25 минут.
Во время восхода и захода создаётся определённый оптический эффект, когда солнечные лучи освещают земную поверхность и небосвод, окрашивая их в разноцветные тона. Перед восходом Солнца, на рассвете, цвета имеют более нежные оттенки, тогда как закат озаряет планету лучами насыщенного красного, бордового, желтого, оранжевого и очень редко – зелёного цветов.
Такую интенсивность красок закат имеет вследствие того, что днём земная поверхность прогревается, влажность уменьшается, скорость воздушных потоков увеличивается, а пыль поднимается в воздух. Разница в цветовой гамме между восходом и закатом Солнца во многом зависит от местности, где находится человек и наблюдает за этими удивительными явлениями природы.
Внешние характеристики дивного явления природы
Поскольку о восходе и закате Солнца можно говорить как о двух тождественных явлениях, отличающихся друг от друга насыщенностью цветов, описание заката Солнца над горизонтом можно применить также ко времени перед восходом Солнца и его появлении, только в обратном порядке.
Чем ниже солнечный диск спускается к западной линии горизонта, тем он менее ярок и становится сначала жёлтым, затем – оранжевым и, наконец, красного цвета. Изменяет свою окраску и небосвод: сперва он золотистого цвета, затем, оранжевого, а у кромки – красного тона.
Когда солнечный диск вплотную приближается к линии горизонта, он приобретает тёмно-красный цвет, а по обе стороны от него можно увидеть яркую полосу зари, цвета которой сверху вниз переходят от голубовато-зелёного до ярко-оранжевого тонов. В это же время над зарёй образовывается бесцветное сияние.
Одновременно с этим явлением, с противоположной стороны на небосводе появляется полоса пепельно-голубоватого оттенка (тень Земли), над которой можно увидеть сегмент оранжево-розового цвета, Пояс Венеры – он возникает над уровнем горизонта на высоте от 10 до 20° и при ясном небе виден в любой точке нашей планеты.
Чем больше Солнце уходит за линию горизонта, тем пурпурнее становится небо, а когда оно опускается за горизонт на четыре-пять градусов, оттенок приобретает максимально насыщенные тона. После этого небо постепенно становится огненно-красного цвета (лучи Будды), а от того места, где зашёл солнечный диск, вверх, постепенно угасая, тянутся полосы светлых лучей, после исчезновения которых возле горизонта можно увидеть тускнеющую полосу тёмно-красного цвета.
После того как тень Земли постепенно заполняет небо, Пояс Венеры рассеивается, на небе появляется силуэт Луны, затем звёзды – и наступает ночь (сумерки заканчиваются, когда солнечный диск уходит за горизонт на шесть градусов). Чем больше времени проходит от ухода Солнца за линию горизонта, тем становится холоднее, а к утру, перед восходом Солнца наблюдается самая низкая температура. Но всё меняется, когда через несколько часов начинается восход красного Солнца: на востоке появляется солнечный диск, ночь уходит, а земная поверхность начинает прогреваться.
Почему Солнце красное
Закат и восход красного Солнца с давних времён привлекал к себе внимание человечества, а потому люди всеми доступными им методами пытались объяснить, почему солнечный диск, будучи жёлтого цвета, на линии горизонта приобретает красноватый оттенок. Первой попыткой объяснить это явление, стали легенды, за ними появились народные приметы: люди были уверены, что закат и восход красного Солнца ничего доброго не сулит.
Например, они были убеждены, что если после восхода Солнца небо будет оставаться красного тона довольно долго, то день будет невыносимо жарким. Другая примета говорила о том, что если перед восходом Солнца небо на востоке будет красного цвета, а после восхода этот цвет сразу пропадёт – быть дождю. Также непогоду сулил и восход красного Солнца в случае, если после его появления на небосклоне оно сразу приобретало светло-жёлтый цвет.
Восход красного Солнца в такой интерпретации вряд ли мог долго удовлетворять пытливый человеческий ум. Поэтому после открытия различных физических законов, в том числе и закона Рэлея, было выяснено, что красный цвет Солнца объясняется тем, что он, как обладающий самой длинной волной, в плотной атмосфере Земли рассеивается намного меньше чем другие цвета.
Поэтому, когда Солнце находится у горизонта, его лучи скользят вдоль земной поверхности, где воздух имеет не только наибольшую плотность, но и чрезвычайно сильную в это время влажность, что задерживает и поглощает лучи. В результате этого сквозь плотную и влажную атмосферу в первые минуты восхода способны пробиться лишь лучи красных и оранжевых цветов.
Восход и закат Солнца
Хотя многие считают, что в северном полушарии самый ранний закат Солнца происходит 21 декабря, а самый поздний – 21 июня, в действительности мнение это ошибочно: дни зимнего и летнего солнцестояний являются лишь датами, которые говорят о наличии наиболее короткого или длинного дня в году.
Интересно, что чем севернее широта, тем ближе к солнцестоянию наступает самый поздний закат года. Например, в 2014 году на широте, расположенной в шестьдесят два градуса, он произошёл 23 июня. А вот на тридцать пятой широте самый поздний закат года произошёл шесть дней спустя (наиболее ранний восход Солнца был зафиксирован на две недели раньше, за несколько дней до 21 июня).
Не имея под рукой специального календаря, довольно сложно определить точное время восхода и заката Солнца. Это объясняется тем, что равномерно вращаясь вокруг своей оси и Солнца, Земля движется неравномерно по эллиптической орбите. Стоит заметить, что если бы наша планета двигалась вокруг Светила, такого бы эффекта не наблюдалось.
Такие отклонения по времени человечество заметило давно, а потому на протяжении всей своей истории люди пытались прояснить для себя этот вопрос: возведённые ими древние сооружения, чрезвычайно сильно напоминающие обсерватории, сохранились до наших дней (например, Стоунхендж в Англии или пирамиды майя в Америке).
Последние несколько столетий, чтобы рассчитать время восхода и захода Солнца, астрономы, наблюдая за небом, создавали календари Луны и Солнца. В наши дни, благодаря виртуальной сети, расчет восхода и захода Солнца может сделать любой пользователь интернета, воспользовавшись специальными онлайн-сервисами – для этого достаточно указать город или географические координаты (если на карте нет нужной местности), а также необходимую дату.
Интересно, что с помощью таких календарей нередко можно узнать не только время заката или рассвета, но и период между началом сумерек и перед восходом Солнца, продолжительность дня/ночи время, время, когда Солнце будет пребывать в зените и многое другое.
Тема: «Почему закат красный…»
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Кисловская СОШ» Томского района
Тема: «Почему закат красный…»
6. Почему небо голубое. 6
7. Почему восход и закат красные. 6
8. Восприятие цвета………………………………………. 8
9. Необычные явления………………………………………. 9
10. Наблюдение смешивания различных цветов…………… 10
12. Список литературы……………………………………… 13
Наверное, нет человека, который не любовался бы закатом солнца. Это великолепное красочное явление на небосводе издавна привлекало всеобщее внимание.
«Интересно, — подумала я, — почему небо голубое днем, а на закате красное?»
Тема исследования: Почему закат красный?
Цель исследования: выяснить, почему небо окрашивается в красный цвет?
1. Изучить литературу по теории света.
2. Выяснить в чем состоит особенность прохождения света через атмосферу.
3. Объяснить причины, почему небо красное при закате.
4. Провести опыт для обнаружения солнечного спектра.
Предмет изучения – закат и небо.
— у солнца есть лучи, которые окрашивают небо в разные цвета;
-красный цвет можно получить в лабораторных условиях.
Актуальность моей темы заключается в том, что она будет интересна и полезна для слушателей потому, что очень многие люди, смотрят на ясное голубое небо, любуются им, и немногие знают, почему же оно такое голубое, днем, а на закате красное и что придает ему такой цвет.
На первый взгляд, этот вопрос кажется простым, но на самом деле он затрагивает глубокие аспекты преломления света в атмосфере. Прежде чем понять ответ на этот вопрос, необходимо иметь представление о том, что такое свет.
Солнечный свет — это энергия. Тепло солнечных лучей, сфокусированных линзой, превращается в огонь. Свет и тепло отражаются белыми поверхностями и поглощаются черными. Вот почему белая одежда холоднее черной.
Какова же природа света? Первым, кто попытался серьезно заняться изучением света, был Исаак Ньютон. Он считал, что свет состоит из частиц корпускул, которые наподобие пуль выстреливаются источником света. Но некоторые характеристики света не могли быть объяснимы этой теорией.
Другой ученый, Гюйгенс, предложил другое объяснение природы света. Он разработал «волновую» теорию света. Он считал, что свет образует импульсы, или волны, наподобие того, как камень, брошенный в пруд, создает волны.
Каких взглядов сегодня придерживаются ученые на происхождение света? В настоящее время считается, что световые волны имеют характерные особенности и частиц и волн одновременно. Проводятся опыты, подтверждающие обе теории.
Свет состоит из фотонов – невесомых частиц, не обладающих массой, путешествующих со скоростью около 300 000 км/с и обладающих волновыми свойствами. Частота волновых колебаний света определяет его цвет. Кроме того, чем выше частота колебаний, тем короче длина волны. Каждый цвет обладает своей частотой колебаний и длиной волны. Белый солнечный свет состоит из многих цветов, которые можно увидеть, преломив его через стеклянную призму.
1. Призма разлагает свет.
2. Белый свет – сложный.
Если внимательно присмотреться к прохождению света через треугольную призму, то можно увидеть, что разложение белого света начинается сразу же, как только свет переходит из воздуха в стекло. Вместо стекла можно взять и другие прозрачные для света материалы.
Замечательно, что этот опыт пережил столетия, и его методика без существенных изменений используется в лабораториях до сих пор.
dispersio (лат.) – рассеяние, развеивание — дисперсия
Опыты И. Ньютона по дисперсии.
Явление дисперсии света первым начал изучать И. Ньютон и считается одной из важнейших его научных заслуг. Недаром на его надгробном памятнике, поставленном в 1731 году и украшенном фигурами юношей, которые держат в руках эмблемы его главнейших открытий, одна фигура держит призму, а в надписи на памятнике есть слова: «Он исследовал различие световых лучей и появляющиеся при этом различные свойства, чего ранее никто не подозревал». Последнее утверждение не совсем точно. Дисперсия была известна и ранее, но обстоятельно она не изучалась. Занимаясь усовершенствованием телескопов, Ньютон обратил внимание на то, что изображение, даваемое объективом, по краям окрашено. Исследуя окрашенные при преломлении края, Ньютон сделал свои открытия в области оптики.
Спектр видимого излучения
При разложении луча белого цвета в призме образуется спектр, в котором излучения разных длин волн преломляются под разным углом. Цвета, входящие в спектр, то есть такие цвета, которые могут быть получены световыми волнами одной длины (или очень узким диапазоном), называются спектральными цветами. Основные спектральные цвета (имеющие собственное название), а также характеристики излучения этих цветов, представлены в таблице:
Диапазон длин волн, нм
Диапазон частот, ТГц
Диапазон энергии фотонов, эВ
С каждым “цветом” в спектре надо сопоставлять световую волну определенной длины
Простейшее представление о спектре можно получить, глядя на радугу. Белый свет, преломляясь в капельках воды, образует радугу, так как он состоит из множества лучей всех цветов, а те преломляются по-разному: красные — слабее всего, синие и фиолетовые — сильнее всего. Астрономы исследуют спектры Солнца, звезд, планет, комет, так как по спектрам можно многое узнать.
Почему небо голубое?
Основными составляющими атмосферы Земли являются два бесцветных газа: кислород и азот. Свет красного и голубого цвета по-разному взаимодействуют с кислородом. Так как длина волны голубого цвета примерно соответствует размеру атома кислорода и из-за этого голубой свет рассеивается кислородом в разные стороны, тогда как красный свет спокойно проходит сквозь атмосферный слой. На самом деле, еще больше рассеивается в атмосфере фиолетовый свет, однако человеческий глаз менее восприимчив к нему, чем к голубому свету. В итоге, получается то, что глаз человека со всех сторон улавливает рассеянный кислородом голубой свет, отчего небо нам кажется голубым.
Без атмосферы на Земле Солнце бы нам представлялось яркой белой звездой, а небо было бы черным.
Почему восход и закат красные?
Во время восхода и заката Солнце находится низко над уровнем горизонта, свет падает не прямо сверху, а уже под большим углом и поэтому, прежде чем достигнуть наших глаз, должен пройти значительно больший слой атмосферы, чем днем. Рассеянный кислородом голубой свет (да и не только голубой) уже не способен пробиться через такой толстый слой атмосферы, а вот красный свет, не встречая преград, проходит напрямую. Все небо не становится красным потому, что при прохождении сквозь атмосферу красного света не наблюдается такого эффекта рассеивания, как в случае с голубым светом. Однако области неба вокруг солнца могут принимать красноватый, оранжевый или розовый оттенок из-за содержащихся в атмосфере пыли и молекул воды, которые обладают возможностью несколько рассеивать красный свет.
Свет — это всего лишь различаемый человеческим глазом участок в довольно узком диапазоне спектра электромагнитных волн. В этом диапазоне граничные позиции занимают красный и фиолетовый цвета, постепенно переходя с увеличением длины волны излучения в так называемые инфракрасное и ультрафиолетовое излучения соответственно.
Благодаря низкой способности к рассеянию в атмосфере, красный цвет применяется в качестве сигнального цвета на объектах, различение которых важно в условиях недостаточной видимости. Это сигнальные огни, размещаемые на высотных объектах, на наружной части бортов самолетов. Соответственно, цвета, обладающие высокой способностью к рассеянию в атмосфере, применяются для светомаскировки. Чаще всего это синий и фиолетовый цвета.
Подробнее о цветах заката. Именно по причине плохой способности к рассеянию красного света солнце на закате переливается всеми оттенками этого цвета. И причина народной приметы, говорящей о предстоящем ненастном дне, которому предшествует алый закат, вполне объяснима. Попробуем рассуждать логически.
В момент, когда солнце находится у горизонта, его лучам на пути к нашему глазу приходится проходить слой атмосферы гораздо толще обычного. В обычных условиях цвет солнца при взгляде на него кажется ослепительно-белым. Проходя через толстый слой атмосферы, цвета, за исключением всех оттенков красного, сильно рассеиваются или поглощаются атмосферой.
Соответственно, можно говорить о том, что солнце на горизонте будет тем краснее, чем толще слой атмосферы лежит между ним и нашим глазом, либо чем беспокойнее и, соответственно, запыленнее будет этот самый слой атмосферы. Наши предположения оказываются верными. Чем ближе солнце к горизонту, тем толще слой атмосферы, через который к нам стремится его свет, и тем, соответственно, краснее его оттенки. Верно также и следующее утверждение: чем багровее закат, тем ненастнее и ветренее окажется следующий день.
Дальнейшие логические рассуждения помогут нам понять, чем обусловлен голубой цвет неба. Голубой (то же, что и синий) цвет лежит в спектре между зеленым и фиолетовым. Все они обладают способностью к рассеянию в атмосфере. Рассеяние какого-либо цвета в определенной среде приводит к окрашиванию среды в этот цвет.
Воздух прозрачен и бесцветен, но в мощной толще атмосферы в ясный день он голубого цвета, так как солнечные лучи рассеиваются в воздухе. Свет, или солнечные лучи, — это распространяющиеся электромагнитные волны. Фиолетовые, синие и голубые — лучи с короткой длиной волны. В ясный день они интенсивно рассеиваются молекулами воздуха и становятся доступными глазу, а у лучей красного и жёлтого цветов длина волны почти вдвое больше, поэтому рассеиваются они молекулами воздуха значительно меньше. В облаках и тумане содержится много различных примесей, капелек воды, кристалликов льда, здесь лучи всех длин волн рассеиваются одинаково сильно, поэтому облака и туман белого цвета. На закате небо часто окрашивается в красные и жёлтые цвета. Это происходит потому, что вечером Солнце стоит низко над горизонтом и солнечные лучи проходят очень длинный путь в атмосфере. Они активно рассеиваются, теперь нашему взгляду становятся доступны красные и жёлтые лучи
Небо не всегда бывает голубого цвета. Например, ночью, когда солнце не посылает лучи, мы видим небо не голубым, атмосфера кажется прозрачной. И сквозь прозрачный воздух, человек может видеть планеты, звезды. А днем голубой цвет снова прячет от наших глаз космические тела.
Цвет неба бывает красным – на закате, в пасмурную погоду белым или серым.
Восприятие цвета
Восприятие цвета человеком связано с большими эмоциями. Наиболее благоприятное влияние оказывают зеленый и желтые цвета: они обостряют зрение, ускоряют реакции, обостряют слух. Зеленый цвет помогает быстро снять болевые ощущения. Красный цвет возбуждает, это цвет подъема, победы. Длительное действие красного цвета создает усталость.
Спектральный цвет
Восприятие цвета
возбуждающий, согревающий, активный, энергичный, проникающий, тепловой, активизирует все функции организма; на короткое время увеличивает мускульное напряжение, повышает кровяное давление, ускоряет ритм дыхания. Большое количество красного цвета утомляет.
тонизирующий; действует в том же направлении, что и красный, но слабее; укрепляет волю, освобождает от чувства подавленности; ускоряет пульсацию крови, улучшает пищеварение.
тонизирующий, физиологически оптимальный, наименее утомляющий; стимулирует зрение и нервную деятельность, длительное созерцание желтого цвета может привести к немотивированному раздражению.
самый привычный для органа зрения – физиологически оптимальный. Зеленый цвет оказывает освежающее и одновременно успокаивающее действие на организм, уменьшает кровяное давление и расширяет капилляры; успокаивает и облегчает невралгии и мигрени; на продолжительное время повышает двигательно-мускульную работоспособность.
успокаивающий; снижает мускульное напряжение и кровяное давление, успокаивает пульс и замедляет ритм дыхания, освежает, настраивает на терпение, снижает аппетит, успокаивает боль, обладает жаропонижающим антисептическим действием, помогает при бессоннице, нервных расстройствах.
успокаивающее действие переходит в угнетающее; способствует затормаживанию функций физиологических систем человека, способен снижать чувство голода. Длительное воздействие синего может вогнать в депрессию.
соединяет эффект красного и синего цветов; производит угнетающее действие на нервную систему.
Радуга.
Образование радуги с физической точки зрения
После дождя пока маленькие капельки воды еще удерживаются потоками воздуха, лучи солнца проходят сквозь них, преломляются, отражаются и возвращаются к нам под углом 42 градуса. Когда солнечные лучи проходят сквозь капли, свет разлагается на цвета спектра от красного до фиолетового.
Последовательность цветов в радуге такая же, как в солнечном спектре: по наружному краю располагается красный цвет, по внутреннему — фиолетовый.
Радуга – разноцветная дугообразная полоса на небесном своде,
образующаяся вследствие преломления солнечных лучей в дождевых каплях.
Радуга — оптическое явление в атмосфере, наблюдаемое при дожде,
когда лучи солнца преломляются через пелену дождевых капель; на небосклоне появляется окрашенная в цвета спектра дуга, причем наружная сторона — в красный, а внутренняя — в фиолетовый цвет.
(По данным Малого Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона) http://slovari. yandex. ru/art. xml?
Полярные сияния С древнейших времен люди восхищались величественной картиной полярных сияний и задавались вопросом об их происхождении. Одно из наиболее ранних упоминаний о полярных сияниях встречается у Аристотеля. В его «Метеорологике», написанной 2300 лет назад, можно прочитать: «Иногда в ясные ночи наблюдается на небе множество явлений — зияния, провалы, кроваво-красная окраска.
Кажется, будто полыхает пламя».
Что зыблет ясный ночью луч?
Что тонкий пламень в твердь разит?
Как молния без грозных туч
Стремится от земли в зенит?
Как может быть, чтоб мерзлый шар
Среди зимы рожал пожар?
Что такое полярное сияние? Как оно образуется?
Ответ. Полярное сияние — это люминесцентное свечение, возникающее в результате взаимодействия летящих от Солнца заряженных частиц (электронов и протонов) с атомами и молекулами земной атмосферы. Появление же этих заряженных частиц в определенных районах атмосферы и на определенных высотах есть результат взаимодействия солнечного ветра с магнитным полем Земли.
Итак, проведя своё исследование, я могу сделать следующие выводы:
1. Весь секрет в цвете неба в нашей атмосфере – в воздушной оболочке планеты Земля.
2. Луч солнца, проходя через атмосферу, распадается на лучи семи цветов.
3. Белый свет имеет сложную структуру и состоит из 7 цветов.
4. Призма, как и капельки дождя, не окрашивает, а именно разлагает белый свет на составные части.
5. Красные и оранжевые лучи – самые длинные, а голубые – самые короткие.
6. Наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше других – красные.
7. Скорость красного света больше скорости фиолетового, скорость лучей в веществе зависит от их света.
8. Дисперсия света – это зависимость показателя преломления от частоты световой волны
9. Восприятие света человеком связано с большими эмоциями. Наиболее благоприятное влияние оказывают зеленый и желтые цвета: они обостряют зрение, ускоряют реакции, обостряют слух. Зеленый цвет помогает быстро снять болевые ощущения. Красный цвет возбуждает, это цвет подъема, победы. Длительное действие красного цвета создает усталость.
10. Главное, что теперь я знаю, почему небо окрашено в красный цвет на закате. Частично подтвердилась моя гипотеза, у солнца есть лучи, которые окрашивают небо в такой цвет.
11. Изучая выбранную мной тему, я научилась работать с литературными источниками, собирать информацию, анализировать полученные данные.
В своей исследовательской работе я узнала — Почему закат красный?
На первый взгляд мой вопрос казался простым. Но уже в начале исследования я поняла, что это не так.
Весь секрет оказался в нашей атмосфере. Солнечные лучи должны пройти через огромный слой воздуха, прежде чем попасть на землю. Человеческим глазом цвет солнца в зените воспринимается как белый. На самом деле спектр солнечного света состоит из семи основных цветов (цвета спектра) и их оттеков. Любой цвет представляет собой электромагнитную волну заданной длины, воспринимаемую человеческим глазом. На качество спектрального рассеяния будет влиять толщина слоя атмосферного воздуха, находящаяся между глазами и объектом излучающим свет (солнцем). Воздух наполнен невидимыми глазу аэрозольными рассеяниями пыли и влаги, вот они-то и являются основной причиной разложения солнечного цвета (дисперсии). В положении зенита падение солнечного луча на аэрозольные составляющие воздуха происходит почти под прямым углом, слой их между глазами наблюдателя и солнцем незначителен. Чем ниже солнце опускается к линии горизонта, тем больше увеличивается толщина слоя атмосферного воздуха и количество аэрозольной взвеси в нем. Солнечные лучи, относительно наблюдателя, изменяют угол падения на частички взвеси, тогда и наблюдается дисперсия солнечного света. Итак, как говорилось выше, солнечный свет складывается из семи основных цветов. Каждый цвет, как электромагнитная волна, имеет свою длину и способность к рассеянию в атмосфере. Основные цвета спектра располагаются в шкале по порядку, от красного до фиолетового. Наименьшей способностью к рассеянию (следовательно, поглощению) в атмосфере обладает красный цвет. При явлении дисперсии все цвета, которые в шкале идут за красным, рассеиваются составляющими аэрозольной взвеси и поглощаются ими. Наблюдателю виден только красный цвет. Значит, чем толще слой атмосферного воздуха, чем выше плотность взвеси, тем больше лучей спектра будут рассеяны и поглощены. Известное природное явление: после мощного извержения вулкана Кракатау в 1883 году, в разных местах планеты, в течение нескольких лет, наблюдались необычайно яркие, красные закаты. Это объясняется мощным выбросом вулканической пыли в атмосферу при извержении.
Думаю, что на этом моё исследование не закончится. У меня ещё есть вопросы. Хочу узнать:
— что происходит при прохождении лучей света через различные жидкости, растворы;
— как происходит отражение и поглощение света.
Выполнив эту работу, я убедилась, как много удивительного и полезного для практической деятельности может заключаться в явлении преломлении света. Именно оно позволило мне понять, почему закат красный.
2. Булат явления в природе. М.: Просвещение, 1974г., 143 с.
3. «Кто творит радугу?» – Квант 1988г., № 6, стр.46.
4. Ньютон И. Лекции по оптике. Тарасов в природе. – М.: Просвещение, 1988г
Почему закат красный?
В дневное время безоблачное небо носит привычно голубой цвет. В ночное же оно становится черным. Но во время заката оно всегда окрашивается в ярко-красный. Почему же это происходит, по какой причине по небесам разливается именно багряный оттенок? Пожалуй, многие люди уже неоднократно задавались этим вопросом, и потому имеет смысл дать на него исчерпывающий ответ.
Закат подкрашивается лучами заходящего солнца, это понятно многим. Но почему же это именно красный, а не оранжевый или другой цвет?
Особенности цветового спектра
Перед тем, как достигнуть поверхности земли, где его могут созерцать люди, солнечный свет должен пройти через всю воздушную оболочку планеты. Свет имеет широкий спектр, в котором все же выделяются основные цвета, оттенки радуги. Из этого спектра красный цвет имеет наиболее длинную световую волну, в то время как фиолетовый – самую короткую. При закате солнечный диск стремительно краснеет и устремляется все ближе к линии горизонта.
При этом свету приходится преодолевать все большую толщу воздуха, и часть волн при этом теряется. Сначала исчезает фиолетовый, затем синий, голубой. Наиболее длинные волны красного цвета продолжают проникать до поверхности Земли до последнего, и потому солнечный диск и ореол вокруг него до последних моментов имеют красноватые оттенки.
Почему днем небо голубое?
Длинные световые волны могут проникать вглубь атмосферы по той причине, что они почти не поглощаются, не рассеиваются аэрозолями и взвесями, которые постоянно циркулируют в атмосфере планеты. Когда светило находится ближе к зениту, складывается иная ситуация, которая обеспечивает небу голубизну. Синий цвет имеет более короткие волны, чем красный, и он сильнее поглощается. Но его способности к рассеиванию выше в 4 раза по сравнению с красным.
Когда солнце находится в зените или близко к данной отметке, небо всегда синее. Это связано с тем, что слой воздуха между планетой и светилом в этот момент небольшой, и синие, голубые волны проходят свободно. Они имеют большую способность к рассеиванию, и потому успешно заглушают другие цвета и оттенки. Потому этот цвет доминирует на небосводе на протяжении практически всего светового дня.
Что изменяется к вечеру?
Ближе к закату Солнце устремляется к горизонту, чем ниже оно опускается, тем стремительнее приближается вечер. В такие моменты слой атмосферы, который отделяет изначальный солнечный свет от земной поверхности, начинает резко увеличиваться из-за угла наклона. В какой-то момент уплотняющийся слой перестает пропускать другие световые волны кроме красных, и в этот момент небо окрашивается именно в этот цвет. Синий уже не присутствует, он поглощается в процессе прохождения через слои атмосферы.
Интересный факт: при закате Солнце и небо проходят через целую гамму оттенков – по мере того, как те или другие из них перестают проходить через атмосферу. То же самое можно наблюдать и на момент восхода Солнца, причины обоих явлений одинаковы.
Что происходит при восходе Солнца?
При восходе солнечные лучи проходят через тот же процесс, но в обратном порядке. То есть, сначала через толщу атмосферы под сильным углом пробиваются первые лучи, до поверхности доходит только красный спектр. Поэтому восход изначально брезжит красным цветом. Затем, по мере восхода и изменения угла, начинают проходить и волны других цветов – небо окрашивается оранжевым, и далее оно становится привычно голубым. Наблюдается полдневная глубокая синева неба, и затем, к вечеру, оно начинает вновь переходить к багрянцу. С одной стороны неба, удаленной от солнца, наблюдается сине-черный оттенок, но чем ближе к заходящему светилу, тем больше красных оттенков можно видеть близ горизонта, пока Солнце не исчезает окончательно.
Такие цветовые явления наблюдаются повсеместно. Солнце обретает красный цвет, как и близкие к нему участки неба, как у экватора, так и на полюсах. Это явление можно видеть по всей планете. Иногда закаты или рассветы имеют более насыщенные красные тона, это связано с состоянием атмосферы, наличием в ней аэрозолей или взвесей. В других случаях цвет оказывается не таким выраженным, более умеренным. Существуют народные приметы, позволяющие определять погоду на следующий день по оттенкам заката – люди научились анализировать цвета и предугадывать состояние атмосферы по ним с большей или меньшей точностью.
Почему небо голубое, а закат красный?
Одной из отличительных черт человека является любознательность. Наверное, каждый, будучи ребенком, смотрел на небо и задавался вопросом: «почему небо голубое?». Как оказывается, ответы на такие, кажется, простые вопросы требуют некоторой базы знаний в области физики, а потому не каждый родитель сможет верно объяснить ребенку причину указанного явления.
Рассмотрим данный вопрос с научной точки зрения.
Солнечный спектр
Диапазон длин волн электромагнитного излучения охватывает почти весь спектр электромагнитного излучения, в который входит и видимое для человека излучение. На представленном ниже изображении показана зависимость интенсивности излучения Солнца от длины волны этого излучения.
Анализируя данное изображение, можно отметить тот факт, что видимое излучение также представлено неравномерной интенсивностью для излучения различных длин волн. Так относительно малый вклад в видимое излучение дает фиолетовый цвет, и наибольший – синий и зеленый цвета.
Почему небо голубое?
Прежде всего на этот вопрос нас наталкивает тот факт, что воздух – бесцветный газ и не должен излучать синий свет. Очевидно, что причиной подобного излучения является наша звезда.
Как известно, белый свет на самом деле является комбинацией излучения всех цветов видимого спектра. С помощью призмы можно явно разложить свет на весь диапазон цветов. Подобный эффект возникает в небе после дождя и образует радугу. Когда же солнечный свет попадает в земную атмосферу, он начинает рассеиваться, т.е. излучение меняет свое направление. Однако, особенность состава воздуха такова, что при попадании света в него, излучение с короткой длиной волны рассеивается сильнее, чем длинноволновое излучение. Таким образом, беря во внимание изображенный ранее спектр, можно заметить, что красный и оранжевый свет, практически не будут менять своей траектории, проходя через воздух, в то время как фиолетовое и голубое излучения будут заметно менять свое направление. По этой причине в воздухе возникает некий «блуждающий» коротковолновый свет, который постоянно рассеивается в этой среде. В результате описанного явления, кажется, что коротковолновое излучение видимого спектра (фиолетовый, голубой, синий) излучается в каждой точке неба.
Прохождение солнечного света через призму
Общеизвестный факт восприятия излучения состоит в том, что глаз человека может уловить, увидеть, излучение только в том случае, если оно непосредственно попало в глаз. Тогда, смотря в небо, Вы вероятнее всего будете видеть оттенки того видимого излучения, длина волны которого наименьшая, так как именно оно рассеивается в воздухе лучше всего.
Почему же смотря на Солнце Вы не видите отчетливо красный цвет? Во-первых, внимательно рассмотреть Солнце человеку вряд ли удастся, так как интенсивное излучение может повредить зрительный орган. Во-вторых, несмотря на существование такого явления как рассеяние света в воздухе, все же большая часть света, излучаемого Солнцем, доходит до поверхности Земли не подвергаясь рассеиванию. А потому все цвета видимого спектра излучения совмещаются, формируя свет с более выраженным белым цветом.
Вернемся к рассеянному воздухом свету, цвет которого, как мы уже определили, должен иметь наименьшую длину волны. Из видимого излучения наименьшей длиной волны обладает фиолетовый, следом идет голубой, и несколько длиннее волны имеет синий цвет. Принимая во внимание неравномерную интенсивность излучения Солнца, становится ясно, что вклад фиолетового цвета мизерный. Поэтому наибольший вклад в рассеянное воздухом излучение несет голубой цвет, а следом – синий.
Почему закат красный?
Цвет в зависимости от длины волны
В случае, когда Солнце прячется за горизонт, мы можем наблюдать то самое длинноволновое излучение красного-оранжевого цвета. В данном случае свет от Солнца должен пройти заметно большее расстояние в атмосфере Земли, прежде чем достигнет глаз наблюдателя. В месте, где излучение Солнца начинает взаимодействовать с атмосферой, наиболее выраженными являются голубой и синий цвета. Однако, с расстоянием коротковолновое излучение теряет свою интенсивность, так как значительно рассеивается по пути. В то время как длинноволновое излучение отлично справляется с преодолением таких больших расстояний. Вот почему Солнце красное на закате.
Как было упомянуто раньше, хоть длинноволновое излучение и слабо рассеивается в воздухе, все же рассеяние имеет место быть. Поэтому находясь на горизонте, Солнце излучает свет, из которого до наблюдателя доходит лишь излучение красно-оранжевых оттенков, которое несколько успевает рассеяться в атмосфере, образуя ранее упомянутый «блуждающий» свет. Последний и окрашивает небо в пестрые оттенки красного и оранжевого цвета.
Почему облака белые?
Говоря об облаках, известно, что они состоят из микроскопических капелек жидкости, которая рассеивает видимый свет почти равномерно, независимо от длины волны излучения. Тогда рассеянный свет, направленный во все стороны от капельки, рассеивается вновь на других капельках. При этом комбинация излучений всех длин волн сохраняется, и облака «светятся» (отражаются) белым цветом.
Если погода пасмурная, то солнечное излучение доходит до поверхности Земли в незначительном количестве. В случае с большими облаками, или их большим количеством, некоторая доля солнечного света поглощается, потому небо тускнеет и принимает окрас серого цвета.